تحفيز المخ الكهربائي Transcranial في القوارض التنبيه

الهدف العام من هذا الإجراء الجراحي هو إتاحة إمكانية إجراء تحفيز كهربائي للدماغ عبر الجمجمة بشكل موثوق ومتكرر في القوارض اليقظة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في مجال التعديل العصبي واللدونة العصبية من خلال التحفيز الكهربائي المستهدف لشبكات الدماغ لتحسين الوظائف الحركية أو علاج القصور فيها. تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أنها تسمح بجلسات متكررة من التحفيز الكهربائي غير الباضع للدماغ في القوارض اليقظة دون التسبب في انزعاج وبأقل قدر من التداخل مع قياساتها السلوكية.

قد يواجه الأشخاص الجدد في هذه الطريقة بعض الصعوبات لأن إيجاد المسار الصحيح للنفق الواصل من الصدر إلى الرأس، بالإضافة إلى تحضير العظم قبل وضع مقابس الأقطاب الكهربائية، غالباً ما يكون من الصعب تنفيذه من قبل الباحثين غير المتمرسين. ويُعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمراً بالغ الأهمية، حيث ستكون الخطوات الجراحية لوضع مقابس الأقطاب الكهربائية، وكذلك تحضير الأقطاب ووضعها للتحفيز، حاسمة لنجاح التجارب. ستقوم مرشحة الدكتوراه لدينا، Stephanie Haschka، بالمساعدة في تنفيذ إجراءات NEBS في الجرذان اليقظة.

المقدم}ابدأ بوضع القارض على صدره على طاولة العمليات. قم بتطهير فروة الرأس المحلوقة باستخدام مسحة مغموسة في عامل مطهر. اتركها لتجف في الهواء.

بعد ذلك، وبمجرد التحقق من عمق التخدير، يتم شق الجلد باستخدام المشرط في خط واحد من مستوى العين المنقاري إلى مستوى منتصف الأذن. بعد ذلك، يتم وضع الجرذ في وضعية الاستلقاء الظهري بحيث يكون الصدر مكشوفاً، ثم يتم تطهير الصدر. يتم شد الجلد الجانبي للصدر الأيمن بإصبعين وإجراء شق سهمي مستقيم في الاتجاه القحفي.

قم بتكوين جيب تحت جلدي عن طريق فصل الجلد عن العضلة الصدرية الكبرى اليسرى دون التسبب في صدمات، وذلك بفتح المقص الصغير بشكل متكرر. بعد ذلك، قم بتدوير الحيوان على جانبه الأيمن، وقم بعمل نفق لمسار الكابل من الزاوية القذالية اليسرى لجلد الرأس المفتوح على طول الرقبة للخروج إلى الجيب الصدري، وذلك من خلال اختراق اللفافة السطحية باستخدام ملاقط الإرقاء.

افتح ملقط الإرقاء بحذر للإمساك بنهاية كابل القطب الكهربائي المتصل بالقطب البلاتيني دون السماح للأسلاك الحادة بالتشتت. اسحب الكابل عبر النفق حتى يدخل القطب في الجيب بحيث تكون نقطة الكي موجهة نحو الطرف الخلفي الأيسر للقارض. ثم أعد القارض إلى وضعية الانبطاح.

بعد ذلك، قم بتثبيت الصفيحة البلاتينية باللفافة الصدرية عند الثقبين المتقابلين في الزوايا باستخدام خيط جراحي اصطناعي مضفر غير قابل للامتصاص ومعقم. وبالمثل، قم بتثبيت الكابل باللفافة عن طريق عقدة رخوة تشكل حلقة صغيرة قبل مدخل النفق النسيجي. وفي النهاية، أغلق الجلد بثلاث إلى أربع غرز جلدية اعتمادًا على حجم الشق.

ابدأ بكشط السمحاق، وهو النسيج الضام الموجود على الجمجمة، نحو الجوانب باستخدام المشرط، ثم امسحه جيداً بمسحات قطنية. قم بتثبيت النسيج الضام عند الزوايا الأربع للشق باستخدام ملاقط بولدوج (bulldog clamps)، ثم اتركها متدلية جانبياً لإبقاء مجال الجراحة مفتوحاً. بعد ذلك، ضع محلول saline بتركيز 0.9% لتنظيف سطح العظم والأنسجة باستخدام مسحات قطنية.

ثم قم بتنظيف سطح العظم باستخدام 3%Hydrogen Peroxide. استخدم مسحة قطنية لإزالة أي بقايا من السمحاق فور ظهورها. ونظراً لأن براغي التثبيت ستعمل على تحسين التماسك المهدئ، اختر ريشة مثقاب تتناسب مع حجم البرغي.

قم بعمل ثقبين في لوحتين عظميتين مختلفتين عن طريق الثقب المسبق باستخدام مثقاب يدوي، ثم بتطبيق ضغط خفيف للجزيئات باستخدام مثقاب العظام. في حالات القطب الكهربائي المزروع كما هو موضح في هذا الفيديو، قم بثقب ثقب ثالث يقع في العظم الجداري الخلفي الأيمن لتثبيت الكابل الممرر مستقبلاً. ضع البراغي البلاستيكية في ثقوب الثقب وأدرها حتى يتم الشعور بأول مقاومة احتكاكية.

بعد ذلك، قم بتدوير البرغي ثلاث دورات إضافية بمقدار 180 درجة. استخدم الملقط للتحقق من ثبات البرغي وأضف دورة واحدة أخرى إذا لم يكن محكماً بما يكفي. قم بتشغيل مكواة الكي وسخنها مسبقاً لمدة خمس دقائق تقريباً.

لف الكابل الخارج من نفق الأنسجة قذالياً حول المسمار الجداري الأيمن، ثم قطعه مع ترك حوالي 1 سنتيمتر من الكابل خلف اللفة. قم بإزالة العازل بعناية من طرف الكابل باستخدام مشرط. بعد ذلك، قم بتثبيت الكابل الملفوف بالمسمار والعظم باستخدام غراء السيانوأكريليت.

بعد ذلك، ضع كمية صغيرة من القصدير الخالي من الرصاص على الموصل وعلى الأسلاك المكشوفة لكابل القطب المقابل، وقم بتوصيلهما عن طريق الضغط لفترة وجيزة على كلا الجزأين المجهزين مسبقاً مع ملامسة رأس الكاوية حتى ينصهر القصدير. ارفع رأس الكاوية فوراً لتجنب التسخين المعدني المفرط للكابل وما يتبعه من تلف في الأنسجة. ولتحفيز القشرة الحركية، استخدم مقبساً بقطر 4 mm.

التقط مقبس قطب tES المصنع خصيصاً باستخدام ملقط ذو طرف مسنن رفيع، وضع طبقة رقيقة من غراء السيانوأكريليت على الحافة السفلية للمقبس. يجب أن تنتهي الحافة الإنسية البينية للمقبس مباشرة عند الدرز السهمي، بينما تنتهي الحافة الداخلية الجانبية عند منطقة البريغما (bregma). ثم اضغط المقبس لفترة وجيزة على العظم حتى يتصلب الغراء.

واستخدم ضوءاً للتأكد من أن العظم الموجود ضمن منطقة التجويف لا يوجد عليه غراء عاكس. بعد وضع التجويف في مكانه، والتأكد من خلو منطقة التحفيز المستقبلية من الغراء، قم بإغلاق الحافة الجانبية للتجويف وتثبيتها بالأنسجة المجاورة باستخدام قطرة صغيرة من غراء السيانوأكريليت (cyanoacrylate glue) لتجنب تكون جسر سائل قد يؤدي إلى تحويل التيار في هذا الموقع. ثم قم بتغطية جميع البراغي بغراء السيانوأكريليت.

بعد ذلك، اخلط مكوني الأسمنت الأكريليكي في أنبوب صغير من السيليكون أو في وعاء زجاجي. وبمجرد أن يصبح المزيج لزجاً، استخدم ملوقاً سنياً لتطبيقه من أجل ختم الحدود المتبقية للمقبس بالعظم. وأخيراً، قم بتغطية الجمجمة بأكملها والبراغي وكابل القطب المقابل وما يصل إلى 1/3 من المقبس باستخدام الأسمنت الأكريليكي السني.

بعد تغطية العظم بالكامل وتصلب الإسمنت، قم بإزالة مشابك بولدوج (bulldog clamps) وإعادة وضع الجلد. ابدأ بملء تجويف قطب tES بنصف كمية من محلول saline بتركيز 0.9% وإزالة الفقاعات الهوائية. قبل جلسات tEs الكاثودية، تحقق من مستوى الكلورة، وإذا لزم الأمر، أعد كلورة قطب الفضة/كلوريد الفضة.

قبل جلسات التحفيز الكهربائي عبر الجمجمة (tES) المصعدي، قم بإزالة أي ترسبات زائدة محتملة من كلوريد الفضة الناتجة عن عمليات التحفيز السابقة باستخدام ورق صنفرة لضمان موصلية جيدة أثناء التحفيز. بعد ذلك، قم بربط غطاء قطب tES. قم بتوصيل الكابلات بالموصلين الموجودين على الرأس.

بعد ذلك، ضع القارض في القفص التجريبي مع توصيل الكابلات بدوار (swivel) مثبت فوق القفص للسماح له بالحركة بحرية. قم بتشغيل جهاز التحفيز واضبط معلمات التحفيز. وأخيرًا، بعد انتهاء عملية التحفيز، افصل الكابلات، وفك غطاء القطب الكهربائي الموجود على الرأس، ثم نظف المقبس وجففه باستخدام مسحة قطنية.

أشارت النتائج إلى أن تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة، الذي تم تقييمه من خلال التغير المورفولوجي، حدث أولاً عند 31.8 amps per square meter، بينما رُصدت أولى علامات التنكس العصبي عند 47.8 amps per square meter. وقد صُنفت العينات من واحد إلى أربعة على أنها إيجابية. أثر التخدير على حجم الاستجابة لـ DCS، حيث كانت نسبة شرائح الدماغ التي تحتوي على عصبونات متنكسة إيجابية لـ fluoro-JC في الجرذان اليقظة أعلى عند 47.8 amps per square meter.

علاوة على ذلك، من المتوقع أن تكون التأثيرات السلوكية أو الجزيئية عند الكثافات العالية مختلفة من حيث الآلية مقارنة بالتأثيرات عند الكثافة المنخفضة. وبمجرد إتقان هذه التقنية، بما في ذلك وضع قطب الصدر، يمكن إجراؤها في غضون 40 إلى 45 دقيقة إذا نُفذت بشكل صحيح. وعادةً ما تكون هناك حاجة إلى مدة أقصر تتراوح من 10 إلى 15 دقيقة في حال عدم وضع قطب كهربائي مضاد جراحياً.

بعد مشاهدة هذا الفيديو، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية وضع مجموعة أقطاب كهربائية دائمة لتقنيات محاكاة NEBS المختلفة، وكيفية تطبيق eTS في القوارض اليقظة. تذكر أن العمل بالتيارات الكهربائية قد يكون ضاراً بالقارض إذا لم يتم تحضير الأقطاب الكهربائية بشكل كافٍ قبل التحفيز. يجب دائماً اتخاذ الاحتياطات اللازمة قبل إجراء هذه العملية، مثل إعادة كلورة القطب الكهربائي قبل التحفيز المهبطي أو إزالة الحطام قبل التحفيز المصعدي.